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大小関係は、引き算の結果が正負どちらになるかを調べて判定します。
(i)
(2a+b)/(a+2b) - a/b を考える。
{(2a+b)b - a(a+2b)}/{b(a+2b)} = (b²-a²)/{b(a+2b)}
a>b>0 より 分子は負、分母は正 となるので
(b²-a²)/{b(a+2b)}<0。 ∴ (2a+b)/(a+2b) - a/b < 0 となるので つねに成り立たない。
(ii)
(a+1/a) - (b+1/b) を考える。
{b(a+1) - a(b+1)}/ab = (b-a)/ab > 0
∴ (a+1/a) - (b+1/b) > 0 となるので つねに成り立つ。
(iii)
左辺、右辺ともに正であり、2乗しても大小関係は変わらないので (左辺)² - (右辺)² を考える。
(b²+1)/(a²+1) - b²/a² = {a²(b²+1)-b²(a²+1)}/a²b² = (a²-b²)/a²b² > 0
よって (b²+1)/(a²+1) > b²/a² なので つねに成り立つ。
考え方まで丁寧に書いていただきありがとうございました。助かります。